Raketový motor Raptor se velmi rychle mění a bude vyráběn ve třech variantách s tahem až 300 tun

Raptor v McGregoru (Foto: SpaceX)

Elon Musk v posledních týdnech prozradil plány SpaceX ohledně raketového motoru Raptor, který bude spalovat metan a bude pohánět vyvíjenou raketu Starship. Musk se zároveň podělil o několik nových parametrů a dalších zajímavostí o tomto pokročilém motoru. Jeho testování bude probíhat jinak, bude se vyrábět ve třech variantách rychlostí jednoho motoru denně a také jsme se dozvěděli, jak bude Starship ve vesmíru „zatáčet“.

Web NASA Spaceflight před časem informoval o tom, že SpaceX provádí renovace a úpravy vertikálního testovacího stavu v texaském McGregoru, kde společnost v minulosti testovala první stupně Falconu 9. Elon Musk následně potvrdil spekulaci z článku, že zde bude probíhat vertikální testování Raptorů. SpaceX přitom v současnosti provádí testování těchto motorů v horizontální poloze. Musk vysvětlil, že vertikální zkoušky umožní zjednodušení motorů, jelikož při nich dochází k lepšímu odtoku a menšímu opotřebení hřídele čerpadla. Navíc testování ve svislé poloze více odpovídá podmínkám, kterým budou motory vystaveny během ostrého letu. Paul Wooster ze SpaceX mimochodem při své nedávné prezentaci poznamenal, že Raptor už podstoupil testy, při kterých běžel na 105 % maximálního výkonu.

SpaceX tak bude brzy mít vertikální testovací stav v McGregoru a další bude mít v Boca Chica, jelikož experimentální stroj Starhopper má také sloužit pro vertikální zkoušky Raptorů.

Raptor jako takový podle Muska stále probíhá mnoha změnami a jeho aktuální podobu by prý ani nenazval verzí 1.0. Jinými slovy, Raptor je podle Muska ještě ve velmi rané fázi vývoje. Dodal, že teprve až přibližně 50. vyrobený kus si zaslouží označení v1.0. Musk však uvedl, že i motory vyrobené předtím budou stále užitečné. Všechny Raptory od 12. kusu prý bude možné zpětně upravit pro orbitální lety a využití na nosné raketě Super Heavy, která je podle Muska méně náchylná k odlišnostem mezi jednotlivými motory.

Z dřívějška víme, že Raptor bude vyráběn v několika variantách. Momentálně se vyrábí jen atmosférická verze s tahem 200 tun a možností regulace tahu a naklánění trysky. Motor s těmito vlastnostmi je potřeba především pro přistávací manévry, a tak většina Raptorů na raketě bude ve zjednodušené atmosférické variantě. Ta bude mít výrazně vyšší maximální tah než normální atmosférický Raptor, ale zato nebude schopna regulace ani vektorizace tahu. Pojede tedy vždy na plný výkon a tah bude vyvíjet stále stejným směrem. Tento zjednodušený Raptor bude mít podle Muska tah přes 260 tun, hmotnost 1,5 tuny a dosáhne tak poměru tahu vůči hmotnosti 170 či více. Pro srovnání, současný světový rekordman Merlin 1D má poměr tahu a hmotnosti na hodnotě 150. Zjednodušený Raptor se využije na nosiči Super Heavy, který bude vybaven až 37 Raptory, avšak jen 7 prostředních motorů bude potřebovat provádět regulaci tahu a naklánět trysku kvůli přistání.

SpaceX vyvíjí také variantu Raptoru určenou pro fungování ve vakuu, která najde uplatnění na lodi Starship. Tato varianta má být připravena na testování „za pár měsíců“, ale podle Muska nebude první verze úplně optimální, protože je navržena s ohledem na co nejrychlejší vývoj. Maximální potenciální výkon navíc dále snižuje rozhodnutí udržet dostatečně nízký expanzní poměr, aby při zážehu motoru na hladině moře nedocházelo k tzv. flow separation. Vakuový motor má mít specifický impuls 365–370 sekund, avšak budoucí verze by měla dosáhnout hodnoty 380 sekund a poměru tahu a hmotnosti 120 či méně (nižší hodnota oproti atmosférické verzi je způsobena výrazně větší tryskou). Musk však dodal, že tyto hodnoty jsou zatím jen odhady.

Elon Musk také vysvětlil, jak bude fungovat řízení Starship ve vakuu, tedy například při cestě na Měsíc či Mars. Vakuové Raptory budou schopné regulovat svůj tah, ale prý budou nehybné. Směr lodi tedy bude během provádění zážehů ovládán nakláněním atmosférických motorů, které pojedou na nejnižší možný výkon. Většinu tahu tak stále budou vytvářet efektivnější vakuové Raptory.

Rozložení motorů Raptor na kosmické lodi Starship (Zdroj: SpaceX)

Alternativní způsob řízení směru letu je pomocí rozdílu v tahu mezi jednotlivými vakuovými motory, které nejsou schopny naklápění trysky. Avšak to má podle Muska nevýhodu v tom, že je potřeba nějak vyřešit situaci, kdy jeden z těchto motorů selže. Normálně je nejjednodušší v takové situaci vypnout motor na opačné straně, ale tím pádem loď zbytečně přijde o dvakrát tolik tahu (Starship navíc bude mít jen tři vakuové motory). Další nevýhodou je podle Muska to, že při řízení pomocí rozdílu v tahu motorů se špatně ovládá rotace.

Elon Musk zároveň prozradil, že SpaceX postupně navyšuje rychlost výroby Raptorů a během příštího roku by měl být dokončen jeden motor každý den. Většinu vyrobených kusů přitom bude představovat ona zjednušená atmosférická varianta bez regulace a vektorizace tahu určená pro Super Heavy. Tah tohoto motoru by mohl časem dosáhnout až na hodnotu 300 tun.

Petr Melechin

Zakladatel a šéfredaktor ElonX, který jinak pracuje v oboru lokalizace her a ElonX věnuje až nezdravě velkou část svého volného času. Kromě Elona Muska a jeho firem se zajímá o další technická témata, hraje squash, čte sci-fi, miluje filmy a sleduje až příliš mnoho seriálů.

Podpořte projekt ElonX



Mohlo by se vám líbit...

68
Diskuze

avatar
  Odebírat komentáře  
nejnovější nejstarší nejlepší
Nastavit upozorňování na
Akuhtr
Host
Akuhtr

Pěkný a čtiví článek, jen jedna vítka. Musk přebírá dost věcí z vývoje SW, kde verze 1.0 znamená víceméně hotová produkční verze a jsou ochotni to pustit mezi lidi a tedy to že to není ještě 1.0 neznamená nutně velmi rané fázi vývoje. Teď jsou spíš ve fázi uzavřeý bety. Je to hotoví, jen laděj chyby a optimalizujou a tedy rozhodně ne raná fáze vývoje, což byla doba alfa verze – to bych osobně nazval dobou kdy by neměly odvahu to dát na starhoper, tak to aspoň vidím já.

Pepa
Host
Pepa

Já bych měl vÝtku k tvému pravopisu. Nezanedbávej gramatiku, jinak to nebude čtivÝ.

J R
Host
J R

čtivé

Pepa
Host
Pepa

Hovorová čeština má taky svá pravidla. Nemám nic proti jejímu použití a schválně jsem to opravil v duchu autorova příspěvku.

Tonda
Host
Tonda

….to bude čtivÉ

PetrK
Host
PetrK

No tak určitě 🙂 Úplně striktně je to tak. Respektive vytrženo z kontextu. Pokud hovoříme o článku,příspěvku nebo pravopisu, jde z pohledu mluvčího o mužský rod. Pak nemusí jít nutně o chybu pravopisnou, ale může jít o chybu syntaktickou (nebo stylistickou?). Jinými slovy pak ve větě přebývá zájmeno to. Nahrazování podstatných jmen ukazovacími zájmeny se sice postupně stalo normální, nicméně je to stále určitý prohřešek proti českému jazyku.
Nicméně, usuzuji, že z pohledu mluvčího jde o mávnutí rukou nad spisovnou a nespisovnou češtinou.
Původně jsem to sem nechtěl psát, ale jak jsem o tom zapřemýšlel a přišly další asociace, tak mě to připadlo docela vtipné a rozhodl jsem se podělit.

Jiří Lacina
Host
Jiří Lacina

Diskutovat. Na mysl se mi dere představa jak po prvním zveřejnění Obecné teorie relativity přichází první reakce v podobě výtky aby Einstein nezanedbával gramatiku protože jeho odborná práce není čtivá.

Tomáš Kratochvíl
Host
Tomáš Kratochvíl

Predstava Einsteina delajiciho hrubky v rodnem jazyce je dost groteskni. Obecna rada zni: Pokud chcete byt vazne bran, nedelejte hrubky.

RiMr
Host
RiMr

…já bych neměl odvahu s tak příšernou češtinou psát na fóra na technicky zaměřeném webu…

J R
Host
J R

Ano, má tam ve čtyřech větách asi tucet chyb, ale co když čeština není jeho rodný jazyk (ostatně můj také není a také dělám chyby), nebo trpí dysortografii? Taktní upozornění, že by se měl víc snažit je snad přijatelné, ale radit mu aby “nelezl mezi nás chytré” (jak jinak si to přeložit), je nefér.

Bohumil Boruvka
Host
Bohumil Boruvka

Ksazdopadne to bude neuveritelnej tah! 300 t to je silenstvi…

Martin B
Host
Martin B

A ten motor i déky zjednodušení bude asi lehčí, takže můžeme čekat rekordní TWR.

Marw
Host
Marw

Je to velmi slusny tah ale zas neuveritelny? RS68 ma tiez cez 3MN.

TomG
Host
TomG

Tak si vem poměr váhy a velikosti,jeto podobný jako porovnávat náklaďák se sporťákem

Marw
Host
Marw

Kolega sa roplyval nad tahom, nie nad TWR. Aby sme sa rozumeli, aj ja suhlasim ze je to uzasny kus techniky. Ale tah 3 MN na komoru aj ked nie je uplne bezny tazko oznacit ako “neuveritelny”, zvlast v porovnani s F1.

Jan Jančura
Host
Jan Jančura

Díky za článek, ale vidím v něm několik nejasností.
Pokud platí počet motorů u prvního stupně 37 ks, zvýšený tah jednoho motoru 2,6MN, celková hmotnost rakety 5000 t, tak mi z toho vychází nebývalé vysoké zrychlení jak při stratu, tak zejména v okamžiku ukončení jeho funkce (větší než 5 g), což se ohledem na to, že má raketa převážet netrénované osoby jako příliš vysoké.
Při popisu vakuového Raptoru se mi zdá podivné, že se obává “flow separation” při startu z hladiny moře, Normálně přece bude tento Raptor použit u druhého stupně (Starshipu), kde by ten problém neměl nastat.

David Petrla
Host
David Petrla

Starship bude přistávat na Zemi. Je možné, že v nějakém nouzovém scénáři při výpadku atmosférických motorů budou k brzdění využity i vakuové motory.

Kamil
Host
Kamil

Dotaz: potřebuje StarShip, u které se nepočítá s návratem na Zemi (nákladní či speciální na Mars) atmosférické motory? Jsou atmosférické motory potřeba pro přistání na Marsu nebo se tam bude přistávat a startovat s vakuovými? A pokud by loď atmosférické motory nepotřebovala, kolik vakuových by měla? 3 nebo 6? Nebo jiný počet?

PetrV
Host
PetrV

SS bude vždy přistávat, při přistání potřebuje přesně regulovat rychlost vůči Zemi, takže to budou fungovat patrně jen atm. motory. Mars je jiný s řídkou atmosferou a nižší gravitací, ale hybnost SS je stejná.
K přistání na Zemi hezký obrázek:
comment image

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Obrázek je to pěkný, ale jak souvisí s dotazem?

PetrK
Host
PetrK

Vakuové jsou fixní, nedá se s nimi manévrovat => atmosferické budou potřeba. Už to tu někdo někde psal …

bohyn
Host
bohyn

koukni, na obrazku v clanku, jak jsou vakuove motory velke. Vsechny 3 atmosfericke se vejdou do trysky jednoho vakuoveho. Muselo by se komplet prekopat usporadani motoru (zrejme 6 motoru po obvodu, 3 naklapeci) a vyvinout pristavaci SW pro toto usporadani motoru.

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Dobrý dotaz. Pokud by SS nepotřebovala přistávat, asi by ji stačili tři vakuové motory. Ale ty nemají naklápění, takže by nemohla přistát ani na Marsu nebo na Měsíci. Takže by se hodil leda jako nějaký “speciál”, např. pro dopravu těžkých vědeckých sond k Jupiteru a dál. Ale třeba se i toho dočkáme.

A to přistání v třetinové/šestinové gravitaci bude oříšek i s regulovatelnými raptory, mi není jasné, jak to vlastně chtějí udělat.

Vladimír Todt
Host
Vladimír Todt

Tak přistanou na jeden. Sice bude vyosen, ale blízko středu, ale protože je naklápěcí, tak to vyladěný software bude umět kompenzovat.

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

No ono i jeden Raptor má mít tah 200 tun a váha SS na měsíci bude nejspíš pod 40 tun. To by museli sakra hodně přiškrtit, aby se s tím dalo přistát. Na Marsu to bude trochu lepší, ale na úplně pohodové přistání to taky nevypadá. Navíc na jednom motoru bude ta raketa sedat nakloněná, jak šikmá věž v Pise.

Jan Jančura
Host
Jan Jančura

1) Starship bude přistávat na Měsíci s nádržemi částečně naplněnými pro návrat k Zemi (cca 1/2 z 1400 t), takže jeho tíhové zrychlení bude 1400/2*1,62=1134 kN, což při tahu 1 ks Raptoru 2MN je 57%.
2) Na Marsu by měl mít Starship v okamžiku přistání téměř prázdné nádrže (tedy to bude 120 t suchá hmotnost, 150 t užitečná nosnost), takže tíhové zrychlení bude 270*3,72=1004 kN t.j. cca 50% tahu 1 Raptoru.
Nutno však vzít v potaz, že jak u F9 tak i u SH/SS se přistání provádí resp. bude provádět tak, že raketa bude mít v okamžiku přistání nulovou rychlost a v tom okamžiku se vypnou motory – neuvažuje se, že tah motorů bude v tom okamžiku stejný jako tíha rakety. To vyžaduje extrémně přesnou regulaci průběhu tahu motorů v závislosti na výšce nad místem přistání.

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Tak s těmi čísly jste si vybral logicky ty maximální. 🙂 Ale i tak mi to přijde docela oříšek, přistávat na jeden na 50% přiškrcený motor, který navíc bude mimo osu. Ono to minimálně poprvé bude do prakticky úplně neznámého terénu bez jakékoli navigace.

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Tak mě otázka trochu mimo téma. Netušíte někdo, jak měří sondy/landery výšku nad terénem při přistání? Funguje přes ty plameny z motorů radar, lidar, nebo nějaké jiné měření?

Invc
Host
Invc

Radar… tady není moc důvod používat něco jiného. (Tedy pokud něco používáš a nespoléháš na předpočtené dráhy a prostou fyziku – což se týká některých přistání na Marsu a všech na Venuši)

Můžeš používat i laserový dálkoměr/y, ale radar je robustnější řešení, poví ti více a spolehlivěji.
(LIDAR je v současné podobě nepoužitelný).

Pokud jde o obavy ze spalin z motorů vs radar:

1) Ten tok spalin je poměrně dobře lokalizovaný do celkem úzkého prostoru v profilu trysky – mimo budou pouze přebytky z přeexpandované trysky (atmo motory ve vakuu).

2) Použiješ pro radar frekvenci, která s CO2 / H2O nemá problém… (jestli máš pochybnosti … podívej se třeba na snímkování Venuše).

(Jinak se mi nepovedlo dohledat, že by někdo někde použil něco jiného než radar … Apollo, všechny sovětské, z nových Beresheet, Vikram…u Marsu … jak co).

Jiný Honza
Host
Jiný Honza

Vycházel jsem z výpadků, které má vysílání při přistávání F9, nebo výpadky signálu při vstupu kosmických lodí do atmosféry. Ale asi se s tím vysíláním skrz plazma “hodně moc” krátkovlnné radary vypořádají.

Invc
Host
Invc

Více méně komerční technologie přenosu datového (obrazového) signálu na velkou vzdálenost je velmi veeeelmi odlišná od radaru a poměrně náchylná na rušení (zvláště pokud se jedná o digitální kodovaný signál – v tomto byl lepší analogový přenos). TAkže z toho se moc na radar usuzovat nedá (navíc vzdálenosti jsou nesrovnatelné). U F9 je spíše problém s tím, že není žádný přijímač v rozumné vzdálenosti (když se F9 vrcí na místo startu – tak si všimni, že tam často video je po celou dobu návratu).

Výpadky signálu při vstupu do atmosféry (prvního stupně F9 se to moc netýká – je příliš pomalý)…to se týká pouze úrčitého rozmezí kombinace rychlosti a hustoty atmosféry – a tam i radar má potíže a loď se musí po tu dobu spolehnout na jiné metody orientace … zejména telemetrii ze země a GPS (obojí s k lodi dostává “oklikou” přes satelit, takže signál přichází ze směru, kde loď není zabalena v plasmovém štítu.

Jan Jančura
Host
Jan Jančura

Je to pouze informativní výpočet, ve skutečnosti budou hmotnosti odlišné, a kdovíjaký bude scénář přistání v řídké atmosféře Marsu.

Invc
Host
Invc

Ta loď bude mít kromě tíhy (závislé na lokální gravitaci) … i dost vysokou rychlost, kterou bude třeba vynulovat (a setrvačnost je na gravitaci nezávislá)…. takže ony se i ty 3 motory užijou.

Jan Jančura
Host
Jan Jančura

Scénář přistání na Marsu bude analogický přistání F9 na plovoucí plošině. Většina rychlosti se zredukuje aerodynamickým brzděním, zbývající brzděním asi 3 motory a vlastní přistání proběhne v režii jednoho motoru.

Invc
Host
Invc

Zdroj?

1) Atmosféra marsu sice zbrzdí poměrně hodně … ale nakonci budeš pořád pekelně rychlý. Ona ta atmosféra je hodně řídká … nečekal bych, že se dostaneš nějak významně pod 300 m/s..

2) Počet motorů potřebných na dobrždění – je závislý na okamžiku, ve kterém se rozhodneš brzdit…čím později začneš, tím více tahu budeš potřebovat…

David Petrla
Host
David Petrla

To je hodně dobrá otázka. Nepamatuji si, že by ji Elon někdy adresoval.

Teoreticky je to přistání snadné, ale vyžaduje to mimořádně přesnou regulaci výkonu. Resp. času hoření na milisekundy, pokud by se motory aktivovaly až těsně nad zemí.

Jan Jančura
Host
Jan Jančura

Samozřejmě je výhodné, když má raketa při přistání co nejmenší zrychlení (resp. zpomalení) tedy tah motorů je co nejvíce přiškrcen. Snižuje se tím nárok na přesnost regulace tahu a správný okamžik vypnutí motorů. Zároveň musí být to zrychlení (tah motoru) tak regulováno, aby raketa byla schopna včas zabrzdit, resp. se nevznesla apod.

Invc
Host
Invc

Ono sice je z některých pohledů výhodné “sedat jako do peřinky” … jenže…

1) Musíš se vejít do možností regulace motorů…
2) Je třeba počítat s palivem … do toho opět výrazně promlouvá gravitační ztráta (a efektivita motoru v různých režimech – motory jsou optimalizované pro plný tah)

(Ono se toto řeší i u F9 – u některých přistání se používá 3 motorový landing burn, přestože je to mnohem složitější … ale paradoxně na jednomotorový landing burn by palivo nestačilo).

petr
Host
petr

to asi ne přečtěte si článek nemohli by manévrovat.

David Petrla
Host
David Petrla

Až se budou dělat speciální Starships jen pro Mars, budou pravděpodobně výrazně modifikované, možná to bude úplně jiná loď.

V této chvíli se SpaceX snaží vytvořit univerzální loď použitelnou ve všech scénářích a fundamentálně schopnou přistávat na Zemi,

petr
Host
petr

Řekl bych že manévrování pomocí naklápěcích motorů není zrovna efektivní způsob. Chce to co nejrychleji implementovat výkonné trysky(motorky) na metan.

Jirka
Host
Jirka

Souhlasim, temto vykonnym tryskam se rika raptor.